[发明专利]多机组、多供热模式的热电厂供热负荷分配优化方法

权利要求书

1.多机组、多供热模式的热电厂供热负荷分配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，确定多机组、多供热模式的热电厂供热负荷分配优化方法的寻优目标函数，寻优目标函数包括全厂标煤消耗总量；

S2，确定各热电联产机组不同供热方式下的电负荷-供热负荷、电负荷-供热负荷-标煤消耗的关联特性；

S3，根据全厂标煤消耗总量，进行供热负荷和不同分机组电负荷给定条件下的厂级运行优化；

S1中，全厂总盈利值M的计算方法如下：

M＝H+E-C＝Q_t×h+(N_ge1+N_ge2+N_ge3)×e-(B₁+B₂+B₃)×c

其中，H为售热收入；Q_t为总对外供热负荷，h为出厂热价，E为售电收入，N_ge1、N_ge2、N_ge3分别为三个机组的实时发电负荷，e为上网电价，C为标煤消耗成本，B₁、B₂、B₃分别为三个机组的实时标煤消耗量，c为标煤单价；

S2中，当机组采用高背压梯级供热，供热负荷Q计算方法如下：

t_s＝f(P_c)＝-0.029×P_c²+2.28×P_c+26.13

其中，m_cw为进出高背压热网凝汽器的热网循环水流量，C_p为热网循环水定压比热容，t₀、t₁分别为进出高背压热网凝汽器的热网循环水温度，δt为高背压热网凝汽器的换热端差，t_s为乏汽在高背压热网凝汽器放热后的凝结水温度，P_c为高背压机组的运行背压；

供热负荷Q，是电负荷N_ge1、进出高背压热网凝汽器的热网循环水温度t₀及t₁、热网循环水流量m_cw和运行背压P_c的多元函数，通过下式表征：

Q＝f₁(N_ge1,P_c,m_cw,t₀)

高背压供热机组电、热双供应条件下的标煤消耗量B是电负荷N_ge1和运行背压P_c的二元函数，通过下式表征：

B＝F₁(N_ge1,P_c)

S2中，当机组采用中排抽汽模式时，电负荷N_ge确定，供热负荷介于Q在0和最大值Q_max之间：

0≤Q≤Q_max＝f₂(N_ge)

标煤消耗量B是电负荷N_ge和供热负荷Q的二元函数，通过下式表征：

B＝F₂(N_ge,Q)

S2中，当机组采用低压缸零出力供热模式时，机组以热定电运行，供热负荷Q是电负荷N_ge的一元线性函数，通过下式表征：

Q＝f₃(N_ge)

标煤消耗量B是电负荷N_ge和供热负荷Q的二元函数，通过下式表征：

B＝F₃(N_ge)

锅炉设计出力D_ms0条件下，机组采用低压缸零出力供热模式，电负荷运行范围为：

0≤N_ge≤N_ge,max＝f₄(D_ms0)

S3的具体优化方法如下：

S301，输入边界参数，边界参数包括供热回水温度t₀、热网循环水流量m_cw、总供热负荷Q_t以及一号机组发电负荷N_ge1、二号机组发电负荷N_ge2和三号机组发电负荷N_ge3；

S302，制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升预设阈值对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S303，计算Q₁＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)，其中，Q₁为一号机组供热负荷，N_ge为实时发电负荷，P_c0为运行背压，t₀为进高背压热网凝汽器的热网循环水温度，m_cw为进出高背压热网凝汽器的热网循环水流量；

S304，针对二号机组，判断是否具备投运中排抽汽和低压缸零出力两种模式的电负荷条件，若是，则进入S305，若否，则执行S315；

S305，针对三号机组，判断是否具备投运中排抽汽或低压缸零出力两种模式的电负荷条件，若是，则进入S306，若否，则执行S311和S315；

S306，对二号机组进行热负荷判定，判断二号机组是否具备投运中排抽汽和低压缸零出力两种模式的热负荷条件，若是，则进入S307，若否，则执行S315；

S307，对三号机组进行热负荷判定，判断三号机组是否具备投运中排抽汽和低压缸零出力两种模式的热负荷条件，若是，则进入S308，若否，则执行S315；

S308，进行热负荷判定，判断f_2-2(N_ge2)+f_3-3(N_ge3)是否大等于Q_t-Q₁，若是，则进入S309，若否，则终止寻优迭代流程；

S309，进行热负荷判定，判断f_2-3(N_ge3)+f_3-2(N_ge2)是否大于等于Q_t-Q₁，若是，则进入S310，若否，则终止寻优迭代流程；

S310，二号机组和三号机组均具备中排抽汽或低压缸零出力两种供热模式，进入第一迭代寻优模式，输出最优结果；

S311，判断二号机组是否具备投运中排抽汽或低压缸零出力两种模式的电负荷和热负荷条件，同时，三号机组是否具备投运中排抽汽模式的电负荷和热负荷条件，则进入S312，若否，则终止寻优迭代流程；

S312，进入第二迭代寻优模式，输出最优结果；

S313，判断二号机组是否具备投运中排抽汽模式的电负荷和热负荷条件，同时，三号机组是否具备投运中排抽汽或低压缸零出力两种模式的电负荷和热负荷条件，若是，则进入S314，若否，则终止寻优迭代流程；

S314，进行第三寻优模式，输出最优结果；

S315，判断二号机组和三号机组是否具备投运中排抽汽模式的电负荷和热负荷条件，若是，则进入S316，若否，则终止寻优迭代流程；

S316，进行第四迭代寻优模式，输出最优结果；

第一迭代寻优模式包括以下步骤：

S10-1-1：制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升5℃对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S10-1-2：计算Q₁₀＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)；

S10-1-3：令Q₂₀＝f_3-2(N_ge2)，则Q₃₀＝Q_t-Q₁₀-f_3-2(N_ge2)；

S10-1-4：判断Q₃₀是否大于0，若是，则进入S10-1-5；若否，则转入S10-1-11；

S10-1-5：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_3-2(N_ge2)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S10-1-6；

S10-1-6：令Q₂₁＝Q₂₀-(f_3-2(N_ge2)-f_2-2(N_ge2))，则Q₃₁＝Q₃₀+(f_3-2(N_ge2)-f_2-2(N_ge2))，进入S10-1-7；

S10-1-7：判断Q₂₁是否小于0，或Q₃₁是否大于等于f_3-3(N_ge3)，若是，则寻优迭代流程终止；若否，则转入S10-1-8；

S10-1-8：判断Q₃₁是否小于等于f_2-3(N_ge3)，若是，则进入S10-1-9；若否，则转入S10-1-15；

S10-1-9：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S10-1-10；

S10-1-10：判断B₁是否小于等于B₀，若否，则认定原基准工况仍为基准工况；若是，则认定新工况为最优工况，令B₁＝B_b0，转入S10-1-6；

S10-1-11：判定f_2-2(N_ge2)是否大于等于Q_t-Q₁₀，若是，则进入S10-1-12；若否，则转入S10-1-14；

S10-1-12：令Q₂₀＝Q_t-Q₁₀，则Q₃₀＝0，进入S10-1-13；

S10-1-13：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S10-1-6；

S10-1-14：令Q₂₀＝f_2-2(N_ge2)，则Q₃₀＝Q_t-Q₁₀-f_2-2(N_ge2)，进入S10-1-13；

S10-1-15：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_3-3(N_ge3)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S10-1-10；

S10-1-16：以P_c0背压下全厂总耗煤量最低值B_b0，得出二号机组和三号机组的热负荷分配Q₂、Q₃，作为下一次背压迭代寻优的对比基准，进入S10-1-17；

S10-1-17：令P_c1＝P_c0+1kPa，进入S10-1-18；

S10-1-18：判断P_c1是否小于等于min(P_c,s、P_c,max)，若是，则以1kPa的幅度提升一号机组背压，并进入S10-1-2；若否，则终止寻优迭代流程，其中P_c,s和P_c,max分别为高背压机组安全运行最高背压值和背压调节手段能达到的实际最高值；

S10-1-19：以全厂总耗煤量最低值B_b为寻优目标，得出一号机组运行背压P_cb、二号机组和三号机组热负荷分配Q_2b、Q_3b；

S10-2-1：制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升预设阈值对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S10-2-2：计算Q₁₀＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)；

S10-2-3：令Q₃₀＝f_3-3(N_ge3)，则Q₂₀＝Q_t-Q₁₀-f_3-3(N_ge3)；

S10-2-4：判断Q₂₀是否大于等于0，若是，则进入S10-2-5；若否，则转入S10-2-11；

S10-2-5：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_3-3(N_ge3)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S10-2-6；

S10-2-6：令Q₃₁＝Q₃₀-(f_3-3(N_ge3)-f_2-3(N_ge3))，则Q₂₁＝Q₂₀+(f_3-3(N_ge3)-f_2-3(N_ge3))，进入S10-2-7；

S10-2-7：判断Q₃₁是否小于等于0，或Q₂₁大于等于f_3-2(N_ge2)，若是，则终止寻优迭代流程；若否，则转入S10-2-8；

S10-2-8：判断Q₂₁是否小于等于f_2-2(N_ge2)，若是，则进入S10-2-9；若否，则转入S10-2-15；

S10-2-9：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S10-2-10；

S10-2-10：判断B₁是否小于等于B₀，若否，则认定原基准工况仍为基准工况；若是，则认定新工况为最优工况，令B₁＝B_b0，转入S10-2-6；

S10-2-11：判定f_2-3(N_ge3)是否大于等于Q_t-Q₁₀，若是，则进入S10-2-12；若否，则转入S10-2-14；

S10-2-12：令Q₃₀＝Q_t-Q₁₀，则Q₂₀＝0，进入S10-2-13；

S10-2-13：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S10-2-6；

S10-2-14：令Q₃₀＝f_2-3(N_ge3)，则Q₂₀＝Q_t-Q₁₀-f_2-3(N_ge3)，进入S10-2-13；

S10-2-15：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_3-2(N_ge2、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S10-2-10；

S10-2-16：以P_c0背压下全厂总耗煤量最低值B_b0，得出二号机组和三号机组热负荷分配Q₂、Q₃，作为下一次背压迭代寻优的对比基准，进入S10-2-17；

S10-2-17：令P_c1＝P_c0+1kPa，进入S10-2-18；

S10-2-18：判断P_c1是否小于等于min(P_c,s、P_c,max)，若是，则以1kPa的幅度提升一号机组背压，并进入S10-2-2；若否，则终止寻优迭代流程，其中P_c,s和P_c,max分别为高背压机组安全运行最高背压值和背压调节手段能达到的实际最高值；

S10-2-19：以全厂总耗煤量最低值B_b为寻优目标，得出一号机组运行背压P_cb、二号机组和三号机组热负荷分配Q_2b、Q_3b；

第二寻优模式的具体方法如下：

S12-1：制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升预设阈值对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S12-2：计算Q₁₀＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)；

S12-3：令Q₂₀＝f_3-2(N_ge2)，则Q₃₀＝Q_t-Q₁₀-f_3-2(N_ge2)；

S12-4：判断Q₃₀是否大于等于0，若是，则进入S12-5；若否，则转入S12-10；

S12-5：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_3-2(N_ge2)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀；

S12-6：令Q₂₁＝Q₂₀-(f_3-2(N_ge2)-f_2-2(N_ge2))，则Q₃₁＝Q₃₀+(f_3-2(N_ge2)-f_2-2(N_ge2))；

S12-7：判断Q₂₁是否小于等于0，或Q₃₁大于等于f_2-3(N_ge3)，若是，则终止寻优迭代流程；若否，则进入S12-8；

S12-8：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S12-9；

S12-9：判断B₁是否小于等于B₀，若否，则认定原基准工况仍为基准工况；若是，则认定新工况为最优工况，令B₁＝B_b0，转入S12-6；

S12-10：判定f_2-2(N_ge2)是否大于等于Q_t-Q₁₀，若是，则进入S12-11；若否，则转入S12-13；

S12-11：令Q₂₀＝Q_t-Q₁₀，则Q₃₀＝0，进入S12-12；

S12-12：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S12-6；

S12-13：令Q₂₀＝f_2-2(N_ge2)，则Q₃₀＝Q_t-Q₁₀-f_2-2(N_ge2)，进入S12-12；

S12-14：以P_c0背压下全厂总耗煤量最低值B_b0，得出二号机组和三号机组热负荷分配Q₂、Q₃，作为下一次背压迭代寻优的对比基准，进入S12-15；

S12-15：令P_c1＝P_c0+1kPa，进入S12-16；

S12-16：判断P_c1是否小于等于min(P_c,s、P_c,max)，若是，则以1kPa的幅度提升一号机组背压，并进入S12-2；若否，则终止寻优迭代流程，其中P_c,s和P_c,max分别为高背压机组安全运行最高背压值和背压调节手段能达到的实际最高值；

S12-17：以全厂总耗煤量最低值B_b为寻优目标，得出一号机组运行背压P_cb、二号机组和三号机组热负荷分配Q_2b、Q_3b；

第三寻优模式的具体方法如下：

S14-1制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升预设阈值对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S14-2计算Q₁₀＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)；

S14-3令Q₃₀＝f_3-3(N_ge3)，则Q₂₀＝Q_t-Q₁₀-f_3-3(N_ge3)；

S14-4判断Q₂₀是否大于等于0，若是，则进入S14-5；若否，则转入S14-10；

S14-5：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_3-3(N_ge3)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀；

S14-6：令Q₃₁＝Q₃₀-(f_3-3(N_ge3)-f_2-3(N_ge3))，则Q₂₁＝Q₂₀+(f_3-3(N_ge3)-f_2-3(N_ge3))；

S14-7：判断Q₃₁是否小于等于0，或Q₂₁是否大于等于f_2-2(N_ge2)，若是，则终止寻优迭代流程；若否，则进入S14-8；

S14-8：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S14-9；

S14-9：判断B₁是否小于等于B₀，若否，则认定原基准工况仍为基准工况；若是，则认定新工况为最优工况，令B₁＝B_b0，转入S14-6；

S14-10：判定f_2-3(N_ge3)是否大于等于Q_t-Q₁₀，若是，则进入S14-11；若否，则转入S14-13；

S14-11：令Q₃₀＝Q_t-Q₁₀，则Q₂₀＝0，进入S14-12；

S14-12：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S14-6；

S14-13：令Q₃₀＝f_2-3(N_ge3)，则Q₂₀＝Q_t-Q₁₀-f_3-3(N_ge3)，进入S14-12；

S14-14：以P_c0背压下全厂总耗煤量最低值B_b0，得出二号机组和三机组热负荷分配Q₂、Q₃，作为下一次背压迭代寻优的对比基准，进入S14-15；

S14-15：令P_c1＝P_c0+1kPa，进入S14-16；

S14-16：判断P_c1是否小于等于min(P_c,s、P_c,max)，若是，则以1kPa的幅度提升一号机组背压，并进入S14-2；若否，则终止寻优迭代流程，其中P_c,s和P_c,max分别为高背压机组安全运行最高背压值和背压调节手段能达到的实际最高值；

S14-17：以全厂总耗煤量最低值B_b为寻优目标，得出一号机组运行背压P_cb、二号机组和三号机组热负荷分配Q_2b、Q_3b；

第四寻优模式的具体方法如下：

S16-1制定高背压供热机组运行背压P_c0初始值，以高背压热网凝汽器温升预设阈值对应背压P_c0，作为迭代寻优的背压基准；

S16-2计算Q₁₀＝f₁(N_ge,P_c0,t₀,m_cw)；

S16-3令Q₂₀＝f_2-2(N_ge2)，则Q₃₀＝Q_t-Q₁₀-f_2-2(N_ge2)；

S16-4判断Q₃₀是否大于等于0，若是，则进入S16-5；若否，则转入S16-10；

S16-5：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀；

S16-6：令Q₂₁＝Q₂₀-0.1×Q₂₀则Q₃₁＝Q₃₀+0.1×Q₂₀；

S16-7：判断Q₂₁是否等于0，或Q₃₁是否等于f_2-3(N_ge3)，若是，则终止寻优迭代流程；若否，则进入S16-8；

S16-8：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₁＝F_2-2(N_ge2,Q₂₁)、B₃₁＝F_2-3(N_ge3,Q₃₁)、B₁＝B₁₀+B₂₁+B₃₁，进入S16-9；

S16-9：判断B₁是否小于等于B₀，若否，则认定原基准工况仍为基准工况；若是，则认定新工况为最优工况，令B₁＝B_b0，转入S16-6；

S16-10：令Q₂₀＝Q_t-Q₁₀、Q₃₀＝0，进入S16-11；

S16-11：计算：B₁₀＝F₁(N_ge,P_c0)、B₂₀＝F_2-2(N_ge2,Q₂₀)、B₃₀＝F_2-3(N_ge3,Q₃₀)、B₀＝B₁₀+B₂₀+B₃₀，进入S16-6；

S12-12：以P_c0背压下全厂总耗煤量最低值B_b0，得出二号机组和三号机组热负荷分配Q₂、Q₃，作为下一次背压迭代寻优的对比基准，进入S16-13；

S16-13：令P_c1＝P_c0+1kPa，进入S16-14；

S16-14：判断P_c1是否小于等于min(P_c,s、P_c,max)，若是，则以1kPa的幅度提升一号机组背压，并进入S16-2；否，则终止寻优迭代流程，其中P_c,s和P_c,max分别为高背压机组安全运行最高背压值和背压调节手段能达到的实际最高值；

S16-15：以全厂总耗煤量最低值B_b为寻优目标，得出一号机组运行背压P_cb、二号机组和三号机组热负荷分配Q_2b、Q_3b。